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本节内容 电气主接线的要求主要设备变电所主接线 一次接线 变电所二次接线供电系统接线方式 电气主接线的概念 发电厂和变电所的电气主接线图是由各种电气设备的图形符号和联接线按照一定的工作顺序和规程要求连接而成的一种电路形式 又称为一次电路图 主接线图 一次接线图 作用 1 可以了解各种电气设备的规范 数量 联接方式和作用 以及和各电力回路的相互关系和运行条件等 2 主接线的选择正确与否 对电气设备选择 配电装置布置 运行可靠性和经济性等都有重大的影响 电气主接线要求 安全人身与设备安全 按标准和规范施工可靠满足各级负荷不中断供电的要求灵活最少切换 适应不同运行方式经济尽量减少初期投资和年运行费用发展未来的扩容 改造等此外 对主接线的选择 还应考虑受电容量和受电地点短路容量的大小 用电负荷的重要程度 对电能计量 如高压侧还是低压侧计量 动力及照明分别计费等 及运行操作技术的需要等因素 供电系统设计步骤 1 搜集 整理 综合分析基础数据 负荷计算 2 选择和确定发电机 变压器的数量 台数 型式 并拟定可能采用的主接线形式 3 发电厂 变电所自用电源的引接 4 计算短路电流及设备的选择 5 各方案的经济技术比较 6 确定最终方案 7 确定相应的配电布置方案 常用的电气设备图形符号和文字符号 变电所主要电气设备及作用 高压断路器 正常时通断负荷电流 故障时切断巨大的短路电流 具有较强的灭弧能力 负荷开关 正常时通断负荷电流 不能切断短路电流 隔离开关 隔离电源 形成一个明显的断开点 高压熔断器 短路或过负荷时 熔断熔体切除故障 电流互感器 电流大变小 供计量和继电保护用 变电所主要电气设备及作用 电压互感器 高压变为低压 供计量和继电保护用 避雷器 抑制雷电过电压和操作过电压 保护设备 静电电容器 补偿无功 所用变压器 变电所内部动力 照明等 低压断路器 俗称自动空气开关 低压隔离开关 俗称刀开关 低压熔断器 变压器 单相变压器 三相电力变压器 油浸变压器 干式变压器 断路器 高压断路器具有可靠的灭弧装置 它不仅能通断正常的负荷电流 而且能接通和承担一定时间的短路电流 并能在保护装置作用下自动跳闸 切除短路故障 高压断路器的型式可按使用场合分为户内和户外两种 也可以按断路器采用的灭弧介质分为压缩空气断路器 油断路器 真空断路器 SF6断路器等多种型式 隔离开关与断路器配合使用控制电力线路时 断路器和隔离开关的操作必须按照一定顺序操作 分闸时 先分断路器 后分隔离开关 合闸时 先合隔离开关 后合断路器 SW6系列高压少油断路器 真空断路器 ZN12型户内真空断路器 ZW11 12系列户外高压真空断路器 LW11系列六氟化硫瓷柱式断路器 LW6 500 H 型 负荷开关 高压负荷开关能通断正常的负荷电流和过负荷电流 隔离高压电源 有些高压负荷开关断开后 具有明显可见的断口 高压负荷开关只有简单的灭弧装置 因此它不能切断或接通短路电流 高压负荷开关使用时通常与高压熔断器配合使用 利用熔断器来切断短路故障 按采用的灭弧介质分类 高压负荷开关可分为 固体产气式 压气式 油管式 真空式 SF6式等 按安装场所分类 有户内式和户外式两种 FN3 10RT型高压负荷开关1 主轴2 上绝缘子兼气缸3 连杆4 下绝缘子5 框架6 RN1型真压熔断器7 下触座8 闸刀9 弧动触头10 绝缘喷嘴11 主静触头12 上触座13 分闸弹簧14 绝缘拉杆15 热脱扣器 隔离开关 1 高压隔离开关高压隔离开关具有明显的分断间隙 因此它主要用来隔离高压电源 保证安全检修 只能通断一定的小电流 如2A以下的空载变压器励磁电流 电压互感器回路电流 5A以下的空载线路的充电电流 它没有专门的灭弧装置 因此不允许切断正常的负荷电流 更不能用来切断短路电流 因隔离开关具有明显的断开间隙 因此它通常与断路器配合使用 GN8 10 600型高压隔离开关1 上接线端子2 静触头3 闸刀4 套管绝缘子5 下接线端子6 框架7 转轴8 拐臂9 升降绝缘子10 支柱绝缘子 熔断器 熔断器一般由熔管 熔体 灭弧填充物 指示器 静触座等构成 熔断器分限流式和不限流式两种 限流式熔断器的灭弧能力强 可以在短路电流上升到最大值之前灭弧 工厂供电系统中 对容量小而且不太重要的负载 广泛使用高压熔断器作为输 配电线路及电力变压器 包括电压互感器 的短路及过载保护 高压熔断器户内广泛采用RN1 RN2型高压管式熔断器 户外则广泛采用RW4 RW10型等跌落式熔断器 管式熔断器 跌落式熔断器 互感器 电流互感器和电压互感器统称为互感器 是一种特殊的变压器 1 变换功能 把大电压和大电流变换为低电压和小电流 便于连接测量仪表和继电器 2 隔离作用 使仪表 继电器等二次设备与主电路绝缘 3 扩大仪表 继电器等二次设备应用的电流范围 使仪表 继电器等二次设备的规格统一 利于批量生产 电流互感器 CT TA 避雷器 避雷器在供电系统中作过电压保护用 防止雷电产生的过电压沿线路侵入变配电所 危及被保护设备的绝缘 氧化锌避雷器还有吸收操作过电压的功能 通常与真空断路器配合使用 避雷器应与被保护设备并联 装在被保护设备的电源侧 当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时 避雷器动作 由高阻变为低阻状态 使过电压对大地放电 从而保护设备的绝缘免受破坏 高压开关柜 高压开关柜是按一定的接线方案将有关的一 二次设备组装而成的高压成套配电装置 高压开关柜中一般装有高压开关 保护电器 测量仪表 母线 操作辅助设备等 结构紧凑 便于室内使用 类型 固定式 GG系列 GG 1A KGN系列 XGN系列手车式 GC系列 JYN系列 GFC系列 KYN系列 KGN5 GG 1A XGN JYN1 KYN28A KYN18A 电气主接线 电气主接线 电能从电源分配给用电设备的主要电路 表示所有电气设备及其连接关系 基本环节 电源 发电机 变压器 和引出线 母线 汇流排 从变电所的变压器或配电所的电源进线到各条馈出线路之间的电气主干线 母线作用 中间环节 汇总和分配电能 主接线分类 主接线方式 有汇流母线 无汇流母线 无母线 单母线 双母线 单母线单母分段单母带旁母单母分段带旁母 双母线双母单分段双母带旁母双母双断路器3 2接线 一倍半 桥形接线 内桥 外桥 全桥 多边形接线单元接线扩大单元接线 变电所的主结线 单母线分段式结线双母线结线线路 变压器组结线桥式结线 母线制 母线制 变压器或电源进线与各馈出线路之间的连接方式 单母线 双母线 单母线单母线分段单母线带旁路母线单母线分段带旁路母线 双母线双母单分段双母带旁母双母双断路器3 2接线 一倍半 单母线 单母线的接线方式如图所示 断路器 用于切断和关合正常的负荷电流 并能切断短路电流 隔离开关有两种作用 靠近母线侧的称母线隔离开关 用于隔离母线电源和检修断路器 靠近线路侧的称线路侧隔离开关 用于防止在检修断路器时从用户侧反向送电 防止雷电过电压沿线路侵入 保证维修人员安全 单母线分段式结线 1 一条母线 中间通过断路器联络 2 优点 当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时 可通过母线分段断路器的联络 保证继续对两段母线上的重要负荷供电 图1 11单母线分段结线 单母线特点 1 优点 当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时 可通过母线分段断路器的联络 保证继续对两段母线上的重要负荷供电 2 缺点 当其中任一段母线需要检修或发生故障时 接于该段母线的全部进 出线均停止运行 3 适用范围 具有一 二级负荷 且进 出线较多的变电所 单母线带旁路接线 单母线带旁路接线方式如图所示 增加了一条母线和一组联络用开关电器 增加了多个线路侧隔离开关 这种接线适用于配电线路较多 负载性质较重要的主变电所或高压配电所 该运行方式灵活 检修设备时可以利用旁路母线供电 减少停电 双母线接线 两段母线互为备用 该接线适用于负载较重要的用户 运行可靠性和灵活性都较好 它适用于电压为6 10kV级 双母线 优点 可靠性高 1 检修任一组母线不会中断对用户的供电 2 当检修任一回路的母线隔离开关时只断开该回路 3 工作母线故障时 可将全部回路转移到备用母线上 做到迅速恢复供电运行灵活 方式多变 单母分段 单母线 固定联接方式扩建方便 可不影响两组母线的电源和负荷自由组合负荷 向母线任意方向扩建 双母线 缺点 1 开关数目增多 连锁机构复杂 切换操作繁琐 容易引起误操作 2 工作母线故障会引起短时停电 3 占地面积大 投资费用大 总降压变电所的主接线 1 线路 变压器组结线 单回路 双回路 线路 变压器组结线 1 方式 变电所变压器的高压侧可以装设隔离开关QS 高压跌落式熔断器FU或高压断路器QF受电 装设哪种设备合适视具体情况定 2 优点 结线简单 使用的设备少 基建投资省 3 缺点 供电可靠性低 当主结线中任一设备 包括供电线路 发生故障或检修时 全部负荷都将停电 4 范围 多用于仅有二 三级负荷的变电所 桥式结线 为了保证对一 二级负荷进行可靠供电 变电所中广泛采用由两回电源线路受电和装设两台变压器的桥式接线 桥 图1 10中的QF3 将两条线路和变压器连接在一起 互相备用 形似桥 QF3与线路的断路器QF1 QF2位置的不同 分为内桥 外桥和全桥三种 外桥内桥全桥 外桥结线 优点 对变压器的切换方便 继电保护简单 易于过渡到全桥或单母线分段的结线 且投资少 占地面积小 缺点 倒换线路时操作不方便 变电所一侧无线路保护 范围 这种结线适用于进线短而倒闸次数少的变电所 或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电所 以及可能发展为有穿越负荷的变电所 倒闸 为进行送电 断电而按顺序对开关进行闭合和断开 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电 此时假设WL2 T2退出运行 假设现在需要 切换变压器 切除负载 断QF1 QS5 QS3 合QS4 QS6 再合QF2 合QS7 QS8 再合QF3 向负载供电切换线路 切除负载 断QF1 QS5 QS3 等待上级变电所断WL1 断QS1 合QS2 等待上级送电 合QS7 QS8 QF3 合QS3 QS5 QF1 向负载供电 WL2 WL1 内桥结线 优点 内桥结线一次侧可设线路保护 倒换线路时操作方便 设备投资与占地面积均较全桥少 缺点 操作变压器和扩建成全桥或单母线分段不如外桥方便 范围 适用于进线距离长 变压器切换少的终端变电所 原来线路WL1通过变压器T1对负载供电 此时假设WL2 T2退出运行 假设现在需要 切换变压器 切除负载 断QF1 QS1 QS3 断开QS5 闭合QS6 合QS1 QS3 再合QF1 合QS7 QS8 再合QF3 向负载供电切换线路 切除负载 断QF1 QS3 QS1 合QS2 QS4 再合QF2 合QS8 QS7 再合QF3 向负载供电 WL1 WL2 全桥结线 全桥结线适应性强 对线路 变压器的操作均方便 运行灵活 且易于扩展成单母线分段式的中间变电所 高压穿越负荷时 缺点是设备多 投资大 变电所占地面积大 外桥 内桥和全桥的比较 车间变电所高压侧主接线方案 车间变电所是将6 10kV的电压降为380 220V的电压 直接供给用电设备的终端变电所 车间变低压馈线 变配电所电气主接线的读图 1 了解变电所的基本情况 变电所在系统中的地位和作用 变电所的类型 2 了解变压器的主要技术参数 额定容量 额定电流 额定电压 额定频率 连接组别 3 明确各个电压等级的主接线基本形式 先看高压侧 电源侧 的基本形式 有无母线 是单母线还是双母线 母线是否分段 再看低压侧的接线 4 检查开关设备的配置情况 从控制 保护 隔离的作用出发 检查各路进线和出线上是否配置了开关设备 配置是否合理 不配置能否保证系统的运行和检修 5 检查互感器的配置情况 从保护和测量的要求出发 检查是否在应该装互感器的地方都安装了互感器 配置的电流互感器个数和安装相是否合理 配置的电流互感器的铁心数 即副绕组数 是否满足需要 6 检查避雷器的配置情况 有些主接线图并不绘出避雷器的配置 则不必检查 当电气主接线图绘有避雷器时 则应检查是否配置齐全 7 综合评价 按主接线的基本要求 从安全性 可靠性 经济性和方便性四个方面 对该电气主接线进行分析 指出优缺点 得出综合评价 变电所二次接线 工厂变电所中 设备常分为一次设备和二次设备 一次设备 主电路中的设备二次设备 测量表计 控制及信号设备 继电保护设备 自动装置和远动装置二次接线 表示二次设备互相连接关系的电路 称为二次接线或二次回路 变电所二次接线的分类 二次接线按电源性质分 交流回路 直流回路按用途分 操作电源回路 测量表计回路 断路控制器回路 信号回路 中央信号回路 继电保护和自动装置回路 配电网接线方式 配电网接线方式 是指高低压配电线路与变电所各类高压电器之间的连接关系 它与电网的运行情况有关 对结线方式的要求 供电可靠 操作方便 运行灵活 经济合理 便于发展 结线方式的种类 布置方式 放射式 干线式 环式 两端供电式网络运行方式 开式 闭式对负荷供电可靠性 无备用式 有备用式 放射式 放射式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的一回线路 只直接向一个车间变电所或高压用电设备供电 沿线不分接其他负荷 这种接线方式简捷 操作维护方便 保护简单 便于实现自动化 但高压开关设备用得多 投资高 线路故障或检修时 由该线路供电的负荷要停电 放射式 树干式 树干式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上 沿线分接了几个车间变电所或负荷点的接线方式 这种接线从变配电所引出的线路少 高压开关设备相应用得少 配电干线少可以节约有色金属 但供电可靠性差 干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电 所以一般干线上连接的变压器不得超过5台 总容量不应大于3000kVA 树干式 单树干 双树干式 带有公共备用线路的树干式 环式 环式接线其实是树干式接线的改进 两路树干式线路连接起来就构成了环式接线 这种接线运行灵活 供电可靠性高 当干线上任何地方发生故障时 只要找出故障段 拉开其两侧的隔离开关 把故障段切除后 全部线路可以恢复供电 由于闭环运行时继电保护整定比较复杂 所以正常运行时一般均采用开环运行方式 两端供电式 无备用系统的结线方式 单回路放射式 图a 优点 供电线路独立 线路故障互不影响 易于实现自动化 停电机会少 继电保护简单 保护动作时间短 缺点 电源出线回路较多 设备和投资也多 直接联接的干线式 图b 优点 线路总长度较短 造价较低 可节约有色金属 由于最大负荷一般不同时出现 系统中的电压波动和电能损失较小 电源出线回路数少 可节省设备 缺点 前段线路公用 增多了故障停电的可能性 串联型干线式 图C 优点 串联型干线式因干线的进出侧均安装隔离开关 当发生事故时 可在找到故障点后 拉开相应的隔离开关继续供电 从而缩小停电范围 缺点 干线式结线为了有选择性地切除线路故障 各段需设置断路器和继电保护装置 使投资增加 而且保护整定时间增长 延长了故障的存在时间 增加了电气设备故障时的负担 图1 5无备用系统的接线 有备用系统的结线方式 双回路放射式缺点 双回路供电 故线路长 投资大 如果负荷不大 常会造成浪费 优点 是当双回路同时工作时 可减少线路上的功率损失和电压损失 范围 适用于负荷大或独立的重要用户 双回路干线式特点 它较双回路放射式线路短 比环式长 所需设备较放射式少 缺点 继电保护较放射式复杂 环式优点 设备少 各线路途径不同 不易同时发生故障 因负荷由两条线路负担 故负荷波动时电压比较稳定 缺点 故障时线路较长 电压损失大 特别是靠近电源附近段故障 导线截面应按故障情况下能担负环同全部负荷考虑 所以有色金属消耗量大 两个负荷大小相差越悬殊 其消耗就越大 范围 适于负荷容量相差不大 所处地位离电源都较远 而彼此较近及设备较贵的用户两端供电式两端供电式网络和环式具有大致相同的特点 比较经济 但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合适 有备用系统的结线方式 图形 双回路放射式双回路干线式环式 两端供电式 低压配电系统 供电可靠性较高 所用开关设备及配电线路也较多 多用于用电设备容量大 负荷性质重要 车间内负荷排列不整齐及车间为有爆炸危险的厂房等情况 引出的配电干线较少 采用的开关设备较少 干线出现故障就会使所连接的用电设备均受到影响 供电可靠性较差 供电系统接线方式 供电网络 变电所 站 开式 闭式 有备用 无备用 放射式 干线 环式 两端供电式 线路 变压器组 桥式 单母线分段式 双母线 常见的车间变电所主接线方案1 高压侧装隔离开关 熔断器或跌落式熔断器控制的变电所主电路图 高压侧采用隔离开关 熔断器或跌落式熔断器控制 结构简单经济 供电可靠性不高 一般只用于500kVA及以下容量的变电所 对不重要的三级负荷供电 常见的车间变电所主接线方案2 高压侧采用负荷开关 熔断器控制 结构简单 经济 供电可靠性仍不高 但操作比上述方案要简便灵活 也只适于不重要的三级负荷 如图所示 高压侧装负荷开关 熔断器控制的变电所主电路图 常见的车间变电所主接线方案3 高压侧装负荷开关 熔断器控制的变电所主电路图 高压侧采用负荷开关 熔断器控制 结构简单 经济 供电可靠性仍不高 但操作比上述方案要简便灵活 也只适于不重要的三级负荷 常见的车间变电所主接线方案4 高压侧装隔离开关 断路器控制的变电所主电路图 3 高压侧采用隔离开关 断路器控制的变电所 这种接线由于采用了断路器 因此变电所的停电 送电操作灵活方便 但供电可靠性仍不高 一般只用于三级负荷 如果变压器低压侧有与其他电源的联络线时 可用于二级负荷 常见的车间变电所主接线方案5 两路进线 两台主变压器 高压侧无母线 低压侧单母线分段的变电所主电路图 两路进线 两台主变压器 高压侧无母线 低压侧单母线分段的变电所 这种主接线的供电可靠性较高 可用于一 二级负荷 常见的